3 POLINOMIOS Y FRACCIONES ALGEBRAICAS

3 POLINOMIOS Y FRACCIONES ALGEBRAICAS
PA R A
1
E M P E Z A R
Un cuadrado tiene 15 centímetros de lado.
Escribe la expresión algebraica que da el área cuando el lado aumenta x centímetros.
A (x 15)2
2
Señala cuáles de las siguientes expresiones algebraicas son monomios e indica su grado.
3x
b) y
a) 2a2bc
d) x5
c) 2xy3
e) 4x2 3x
Son monomios: a), de grado 4, y d), de grado 5.
3
4
5
Realiza cuando sea posible las siguientes sumas y diferencias de monomios.
a) 2x5 4x5
b) 3xz2 4x2z
2
c) 3xy —— xy
3
a) 6x5
b) 3xz2 4x2z
c)
3 23 xy 131 xy
d) x y z
d) x y z
Realiza las siguientes multiplicaciones y divisiones de monomios.
3
a) 2xy ——x2y4
5
b) 2z3t4 3x2zt3
c) 20x4 : 5x3
5x2yz3
d) ——
xz2
6
a) x3y5
5
b) 6z4t7x2
c) 4x43 4x
d) 5xyz
Resuelve la ecuación: 2x2 7x 4 0
72 4
2 (
4)
7 79
x 22
4
79
x1 4
4
79
1
x2 4
2
Suma y producto de polinomios. identidades notables
E j e r c i c i o
r e s u e l t o
3.1 Deduce la fórmula para calcular el cubo de una suma y aplícala para calcular (2xy + 3zt)3.
*
Se descompone el cubo:
(a b)3 (a b)2·(a b) Se desarrolla el cuadrado de la suma:
(a2 2ab b2)(a b) Se opera:
a3 3a2b 3ab2 b3
Se aplica la fórmula al ejemplo:
(2xy 3zt)3 8x3y3 36x2y2zt 54xyz2t2 27z3t3
PA R A
P R A C T I C A R
3.2 Dados los polinomios: P(x) x2 5x 4, Q(x) 3x2 6x 4 y R(x) 2x2 x 1, realiza las operaciones indicadas.
a) P(x) Q(x)
c) Q(x) P(x)
e) P(x) Q(x) R(x)
b) P(x) Q(x)
d) P(x) Q(x) R(x)
f) P(x) [Q(x) R(x)]
a) P(x) Q(x) x2 5x 4 3x2 6x 4 4x2 x
d) P(x) Q(x) R(x) 2x2 2x 1
b) P(x) Q(x) x2 5x 4 3x2 6x 4 2x2 11x 8
e) P(x) Q(x) R(x) 4x2 10x 7
c) Q(x) P(x) 2x2 11x 8
f) P(x) [Q(x) R(x)] 12x 9
3.3 Realiza las siguientes operaciones.
a) 3x3 5x4
1
b) 2x3 —— x2 x
2
3
5
d) 6xy4 ——y3 ——x4
2
12
c) 7x3y4 10xy6
a) 3x3 5x4 15x7
c) 7x3y4 10xy6 70x4y10
1
b) 2x3 x2 x x6
2
3
5
15
d) 6xy4 y3 y3 x5y7
2
12
4
3.4 Dados los polinomios: P(x) 3x2 x 6 y Q(x) 2x2 x 1, realiza las siguientes operaciones.
a) 2 P(x)
b) 3 Q(x)
3
5
d) —— P(x) —— Q(x)
4
6
c) 2 P(x) 3 Q(x)
a) 2 P(x) 6x2 2x 12
c) 2 P(x) 3 Q(x) 12x2 5x 9
b) 3 Q(x) 6x2 3x 3
3
5
47
19
11
d) P(x) Q(x) x2 x 4
6
12
12
3
3.5 Dados los polinomios: P(x) 4x2 6x 1, Q(x) 2x2 2x 7 y R(x) 2x 5, realiza las siguientes
operaciones.
a) P(x) Q(x)
b) Q(x) P(x)
c) P(x) R(x)
d) P(x) [R(x)]2
a) P(x) Q(x) 8x4 4x3 42x2 40x 7
c) P(x) R(x) 8x3 32x2 28x 5
b) Q(x) P(x) 8x4 4x3 42x2 40x 7
d) P(x) [R(x)]2 16x4 104x3 216x2 130x 25
3.6 Dados los polinomios: P(x) x2 x 1, Q(x) 2x2 3x 7 y R(x) 2x2 5, realiza las siguientes
operaciones.
a) [P(x) Q(x)] R(x)
c) [2P(x) Q(x)] R(x)
b) 2P(x) 5Q(x)
d) [P(x) Q(x)] R(x)
a) [P(x) Q(x)] R(x) 6x4 4x3 31x2 10x 40
c) [2P(x) Q(x)] R(x) 10x3 10x2 25x 25
b) 2P(x) 5Q(x)] 20x4 10x3 120x2 40x 70
d) [P(x) Q(x)] R(x) 2x4 8x3 15x2 20x 30
3.7 Saca factor común en estas expresiones.
a) 3x2 4x3 7x5
d) 12x5y3 6xy4 4x2y2
b) 6x4 12x2 3x
e) 30x2y 21x4 18y
3
5
7
c) —— x2 —— x6 —— x5
4
4
4
3
3
3
f) —— x5 —— x4 —— x
4
5
2
a) 3x2 4x3 7x5 x2(3 4x 7x3)
d) 12x5y3 6xy4 4x2y2 2xy2(6x4y 3y2 2x)
b) 6x4 12x2 3x 3x(2x3 4x 1)
e) 30x2y 21x4 18y 3(10x2y 7x4 6y)
3
5
7
1
c) x2 x6 x3 x2 (3 5x4 7x)
4
4
4
4
3
3
3
1
1
1
f) x5 x4 x 3x x4 x3 4
5
2
4
5
2
3.8 Realiza las siguientes operaciones utilizando las identidades notables.
a) (2x 3)2
c) (x 4)(x 4)
e) (2x2 5x)(2x2 5x)
b) (3x 1)2
d) (2x5 6x3)2
f) (3x2 5x)2
a) (2x 3)2 4x2 12x 9
d) (2x5 6x3)2 4x10 24x8 36x6
b) (3x 1)2 9x2 6x 1
e) (2x2 5x)(2x2 5x) 4x4 25x2
c) (x 4)(x 4) x2 16
f) (3x2 5x)2 9x4 30x3 25x2
3.9 Realiza las siguientes operaciones utilizando las identidades notables.
3
1
a) —— x2 —— x6
2
3
a)
2
b) (x 1)(x 1)(x 2)(x 2)
3
1 2 9
3 1
1
9
1
x2 x6 x4 2 x8 x12 x4 x8 x12
2
3
4
2 3
9
4
9
b) (x 1)(x 1)(x 2)(x 2) (x2 1)(x2 4) x4 5x2 4
3.10 Expresa cada polinomio como producto de dos factores utilizando las identidades notables.
a) x2 6x 9
1
16
d) —— x2 ——
9
25
b) 16x4 1
1
e) 81x2 2x ——
81
c) 25x6 4 20x3
f) 20x x2 100
a) x2 6x 9 (x 3)2
1
16
1
4 1
4
d) x2 x x 9
25
3
5 3
5
b) 16x4 1 (4x2 1)(4x2 1)
1
1
e) 81x2 2x 9x 81
9
c) 25x6 4 20x3 (5x3 2)2
f) 20x x2 100 (x 10)2
2
3.11 Utiliza las identidades notables para expresar de otra forma los siguientes polinomios.
(2 x 2 )2
b) (3
x5 7x4)(3x5 7x4)
c) 2x2 26
x 3
(2x 2)2 2x2 222x 2 2x2 4x 2
b) (3x5 7x4)(3x5 7x4) 3x10 7x8
c) 2x2 26x 3 (2x 3)
a)
d) 3x4 16x2
a)
PA R A
2
d) 3x4 16x2 (3x2 4x)(3x2 4x)
A P L I C A R
3.12 Gloria utiliza trucos basados en las identidades notables para hacer
mentalmente algunas operaciones. Observa el método que ha empleado en los ejemplos de la figura y calcula mentalmente las siguientes potencias.
a) 352
b) 492
a) 352 (30 5)2 900 300 25 1225
b) 492 (50 1)2 2500 100 1 2401
c) 212 (20 1)2 400 40 1 441
c) 212
3.13 Se quieren fabricar botes de zumo cilíndricos cuya altura sea igual al diámetro de la base.
a) Halla el volumen de los botes en función del radio de la base.
b) Halla el área lateral de los botes en función del diámetro de la base.
a) Llamando x al radio, V r2 2x 2x3.
b) Llamando d al diámetro, Al d d d 2 3.14 Demuestra que para cualquier pareja de números pares consecutivos la diferencia de sus cuadrados es
igual al cuádruple del número impar intermedio.
Sea n el número impar intermedio. Los números pares serán n 1 y n 1.
(n 1)2 (n 1)2 n2 2n 1 (n2 2n 1) 4n, como queríamos demostrar.
División de polinomios. Regla de Ruffini
PA R A
P R A C T I C A R
3.15 Indica razonadamente cuáles de las siguientes divisiones puede realizarse y halla en dichos casos el polinomio cociente.
3x2 6x
a) ——
3x
21x5 12x4 3x3
c) ———
3x3
12x4 16x3 8x2
b) ———
4x2
100x8 20x6
d) ——
5x4
Todas las divisiones son exactas.
3x2 6x
3x(x 2)
a) x 2
3x
3x
21x5 12x4 3x3
c) 7x2 4x 1
3x3
12x4 16x3 8x2
b) 3x2 4x 2
4x2
100x8 20x6
d) 20x4 4x2
5x4
3.16 Efectúa las siguientes divisiones.
12x2 6x 8
a) ——
2x 1
3x3 7x2 4x 5
e) ———
x2 x 6
20x2 10x 50
b) ——
10x 3
4x3 10x 2
—
f) —
x2 4
4x2 7x 3
—
c) —
x2 2x
x4 5x 3
—
g) —
x3 5x 3
6x2 1
d) ——
3x 4
x4 x3 x2
—
h) —
x3 x2 x
2x4 3x3 5x2 4x 1
i) ———
x2 6x 3
3x4 5x3 2
—
j) —
x2 x 4
a) Cociente: 6x 6. Resto: 14
e) Cociente: 3x 10. Resto: 32x 65.
8
274
b) Cociente: 2x . Resto: 5
5
f) Cociente: 4x. Resto: 6x 2.
c) Cociente: 4. Resto: 15x 3
g) Cociente: x. Resto: 5x2 8x 3
8
29
d) Cociente: 2x . Resto: 3
3
h) Cociente: x 2. Resto: 2x2 2x
i) Cociente: 2x2 9x 53. Resto: 287x 158
j) Cociente: 3x2 2x 14. Resto: 6x 54
3.17 Escribe el dividendo, el divisor, el cociente y el resto de cada división.
a)
3
1
4
5
6
3
8
0
3
1
6
4
14
5
36
3
7
18
41
2
b)
1
a)
2
Dividendo: 3x3 x2 4x 5. Divisor: x 2. Cociente: 3x2 7x 18. Resto: 41
b)
6
3
6
8
9
0
17
6
9
17
17
1
Dividendo: 6x3 3x2 8x. Divisor: x 1. Cociente: 6x2 9x 17. Resto: 17
3.18 Divide utilizando la regla de Ruffini.
3x3 5x2 4x 1
a) ———
x2
4x5 3x3 x 10
c) ———
x1
3x3 5x2 4x 1
b) ———
x2
4x5 3x3 x 10
d) ———
x1
a) Cociente: 3x2 x 6. Resto: 11
3
5
6
4
2
1
12
3
1
6
11
2
b) Cociente: 3x2 11x 26 . Resto: 53
3
5
6
4
22
1
52
3
11
26
53
2
c) Cociente: 4x4 4x3 x2 x 2. Resto: 8
4
0
4
3
4
0
1
1
1
10
2
4
4
1
1
2
8
1
d) Cociente: 4x4 4x3 x2 x 2. Resto: 12
4
0
4
3
4
0
1
1
1
10
2
4
4
1
1
2
12
1
3.19 Efectúa las siguientes divisiones.
1
4
31
x3 —— x2 —— x ——
3
9
27
b) ———
1
x ——
3
2x 5x 3
a) ——
3
x ——
5
2
31
a) Cociente: 2x .
5
168
Resto: 25
2
3
5
2
4
b) Cociente: x2 .
9
Resto: 1
1
1
3
1
E j e r c i c i o
5
6
5
3
93
25
31
5
168
25
1
3
1
3
4
9
0
4
9
0
31
27
4
27
1
r e s u e l t o
3x2 kx 5
3.20 Halla el valor de k para que el resto de la división —— sea 1.
x2
Se hace la división mediante la regla de Ruffini.
3
k
6
5
12 2k
3
6k
7 2k
2
Como 7 2k 1, el valor de k debe ser 3.
3.21 Halla en cada caso el valor de k para que la división sea exacta.
3x3 5x2 kx 6
a) ———
x1
a)
3
5
3
k
2
6
k2
3
2
k2
k8
1
b)
kx3 x2 3x 4
b) ———
x2
Como k 8 0, el valor de k debe ser 8.
k
1
2k
3
2 4k
4
10 8k
k
1 2k
5 4k
6 8k
2
3
Como 8k 6 0, el valor de k debe ser .
4
x3 5x2 3
3.22 Comprueba sin efectuar la división que el cociente y el resto de la división —
— son respectix2 2
vamente: C(x) x 5 y R(x) 2x 7.
Se comprueba que x3 5x2 3 (x2 2)(x 5) (2x 7), aplicando la regla D d c r de la división.
PA R A
A P L I C A R
3.23 Un polinomio es divisible entre (x 2) y entre (x 2).
a) ¿Hay más de un polinomio que cumpla esas condiciones? En caso afirmativo pon dos ejemplos.
b) ¿Hay más de un polinomio de segundo grado que cumpla estas condiciones? En caso afirmativo pon
dos ejemplos, uno de los cuales tenga por coeficiente del término de segundo grado el 4.
a) Hay más de uno. Por ejemplo, (x 2)(x 2) y 4(x 2)(x 2).
b) Los dos polinomios anteriores son de segundo grado, y el coeficiente principal del segundo es 4.
3.24 Realiza las siguientes divisiones:
x2 1
——
x1
x3 1
——
x1
x4 1
——
x1
x10 1
Observando los cocientes obtenidos, ¿podrías indicar el cociente de —— sin hacer la división?
x1
Los cocientes son x 1, x2 x 1, x3 x2 x 1, respectivamente. El cociente pedido es x9 x8 x7 … x 1.
1
2
3.25 Para dividir (3x2 5x 2) : —— x —— sin tener que operar con fracciones, un alumno ha decidido mul3
3
tiplicar el dividendo y el divisor por 3, obteniendo (9x2 15x 6) : (x 2). La división es ahora mucho más sencilla, pero… ¿coincidirán el cociente y el resto con los de la primera división? Averígualo.
D
3D
r
3r
En general, c . Al multiplicar dividendo y divisor por 3, queda c . El resto queda multiplicado por 3. Se puede
d
3d
d
3d
comprobar que en la primera división el resto es 4 y en la segunda es 12.
3.26 Halla un polinomio de segundo grado sabiendo que cumple estas tres condiciones.
• El coeficiente principal es 1.
• El polinomio es múltiplo de x 2.
• Al dividir el polinomio entre x 1 el resto de la división es 5.
Por las dos primeras condiciones, el polinomio será de la forma (x 2)(x k).
Aplicando el teorema del resto, (1 2)(1 k) 5 ⇒ k 4, el polinomio buscado es (x 2)(x 4) x2 2x 8.
También se puede resolver dividiendo mediante la regla de Ruffini (x 2)(x k) entre (x 1) e igualando el resto de la división
a 5.
Teorema del resto. Raíces de un polinomio
PA R A
P R A C T I C A R
1
3.27 Dados los polinomios P(x) 3x2 5x 6, Q(x) 2x3 5x 7 y R(x) —— x2 3x 6, halla los valo3
res numéricos indicados de dos formas, sustituyendo y usando el teorema del resto.
a) P(1)
b) Q(1)
c) R(3)
a) Sustituyendo: P(1) 3 12 5 1 6 4.
Haciendo la división:
3
5
3
6
2
3
2
P(1) 4
2
0
2
5
2
7
3
2
2
3
Q(1) 4
1
3
3
6
1
6
2
R(3) 0
1
b) Sustituyendo: Q(1) 2 13 5 1 7 4.
Haciendo la división:
1
1
c) Sustituyendo: R(3) 32 3 3 6 0.
3
Haciendo la división:
3
1
3
3.28 Dado el polinomio P(x) 5x(x 3)(x 1), calcula:
a) P(3)
b) P(2)
c) P(4)
a) P(3) 5 3(3 3)(3 1) 0
b) P(2) 5 (2)(2 3)(2 1) 50
c) P(4) 5 4(4 3)(4 1) 100
3.29 Halla el resto sin hacer la división.
a) (3x2 5x 9) : (x 2)
c) (3x3 5x2 2x 50) : (x 2)
b) (x12 3x 5) : (x 1)
d) (x5 10x4 3x 1) : (x 10)
En todos los casos se aplica el teorema del resto.
a) 3 22 5 2 9 11
c) 3(2)3 5(2)2 2(2) 50 98
b) 112 3 1 5 3
d) (10)5 10(10)4 3(10) 1 29
3.30 Comprueba cuáles de los valores indicados son raíces del polinomio P(x) 10x3 31x2 9.
1
x ——
2
x 1
3
x ——
5
x 2
x 3
P(1) 10(1)3 31(1)2 9 0
⇒ 1 no es una raíz del polinomio.
P(0,5) 10 0,5 31 0,5 9 0
⇒ 0,5 es una raíz del polinomio.
P(2) 10(2) 31(2) 9 0
⇒ 2 no es una raíz del polinomio.
P(0,6) 10(0,6) 31(0,6) 9 0
⇒ 0,6 es una raíz del polinomio.
P(3) 10(3) 31(3) 9 0
⇒ 3 es una raíz del polinomio.
3
2
3
2
3
3
E j e r c i c i o
2
2
r e s u e l t o
3.31 Sabiendo que 1 es una raíz del polinomio P(x) 3x5 2kx4 7kx 8, halla el valor de k.
Como 1 es raíz:
P(1) 0
P(1) 3(1)5 2k(1)4 7k(1) 8 5 9k 0
5
El valor de k es .
9
3.32 Halla el valor de k, sabiendo que 2 es una raíz del polinomio P(x) kx3 k2x 8.
Debe cumplirse que P(2) 0. P(2) k 23 k2 2 8 8 2k2 8 0. Hay dos soluciones reales, 2 22.
E j e r c i c i o
r e s u e l t o
3.33 Calcula las raíces del siguiente polinomio: P(x) 8x3 14x2 7x 6.
Si el polinomio tiene raíces enteras, estas serán divisores de 6, es decir: 1, 2, 3 o 6.
Comprobamos que x 2 es raíz, porque la división por (x 2) es exacta.
8
14
16
7
4
6
6
8
2
3
0
2
Si continuamos dividiendo, comprobamos que ninguno de los otros divisores del término independiente es raíz, por tanto el polinomio no tiene más raíces enteras.
3
1
Buscamos las raíces fraccionarias resolviendo la ecuación: 8x2 2x 3 0 ⇒ x , x .
4
2
3 1
Por tanto, las raíces de P(x) son , y 2.
4 2
3.34 Calcula las raíces de estos polinomios.
a) x3 3x2 4x 12
b) 3x3 9x2 6x – 18
c) 2x3 3x2 23x 12
d) 6x3 23x2 38x 15
e) 12x3 20x2 x 3
a) x3 3x2 4x 12 (x 2)(x 2)(x 3). Las raíces son 2, 2 y 3.
b) 3x3 9x2 6x 18 3(x 3)(x2 2). Las raíces son 3, 2, 2.
1
c) 2x3 3x2 23x 12 (x 3)(x 4)(2x 1). Las raíces son 3, 4 y .
2
3 1
d) 6x3 23x2 38x 15 (x 5)(2x 3)(3x 1). Las raíces son 5, y .
2
3
1 3 1
e) 12x3 20x2 x 3 (2x 1)(2x 3)(3x 1). Las raíces son , y .
2 2
3
3.35 Halla las raíces de estos polinomios.
a) (x2 1)(x 3)(x 7)
1 2
b) x —— (x 5)
2
c) 3x(x 2)(x 6)
d) (x2 3)(x2 3)
a) (x2 1)(x 3)(x 7) ⇒ Las raíces son 1, 1, 3 y 7.
x 12 (x 5)
2
b)
1
⇒ Las raíces son (doble) y 5.
2
c) 3x(x 2)(x 6)
⇒ Las raíces son 0, 2 y 6.
d) (x 3)(x 3)
⇒ Las raíces son 3. El segundo factor no tiene raíces reales.
2
2
PA R A
A P L I C A R
3.36 Calcula el valor de a para que el resto de la división (2x3 ax2 5x 10) : (x 4) sea 6.
*
164
41
Por el teorema del resto, 2(4)3 a(4)2 5(4) 10 6 ⇒ 16a 164 ⇒ a .
16
4
3.37 Calcula el valor de a para que el resto de la división (x2 x 10) : (x a) sea 2.
a3
Se aplica el teorema del resto. Hay que resolver la ecuación ⇒ a2 a 10 2 ⇒ a2 a 12 0 ⇒ o
a 4
3.38 Halla los valores de a y b para que el polinomio P(x) x3 ax b tenga raíces 2 y 1.
Sustituyendo,
⇒ 2a b 8
23 a 2 b 0
. La solución del sistema es a 3, b 2.
(1)3 a (1) b 0 ⇒ a b 1
3.39 Calcula el valor de a para que el polinomio P(x) x3 ax2 10 sea divisible entre (x 2).
Para que el resto de la división sea 0, debe cumplirse:
1
(2)3 a(2)2 10 0 ⇒ 8 4a 10 0 ⇒ 4a 2 ⇒ a 2
3.40 El polinomio P(x) se puede escribir como P(x) (x 2) Q(x).
a) ¿Es cierto que cualquier raíz de Q(x) es también raíz de P(x)?
b) ¿Es cierto que cualquier raíz de P(x) es también raíz de Q(x)?
c) Halla el valor numérico de P(x) para x 5, sabiendo que Q(5) 10.
a) Es cierto. Si para a se cumple que Q(a) 0, entonces P(a) (a 2) Q(a) (a 2) 0 0.
b) No necesariamente. Como ejemplo, ya que el polinomio P(x) se anula en x 2, basta con elegir Q(x) x. Q(x) no se anula en
x 2.
c) P(5) (5 2) Q(5) 7 10 70
3.41 Sea el polinomio: P(x) x5 9x4 31x3 51x2 40x 12.
Para buscar sus raíces enteras habría que probar los divisores de 12. Justifica que el polinomio no puede
tener raíces positivas, y halla sus raíces.
Como todos los coeficientes son mayores que 0, si se sustituyen valores positivos el resultado es siempre mayor que 0. Solo puede
haber raíces negativas. Probando valores negativos, se encuentran las raíces del polinomio: 3, 2 (doble) y 1 (doble).
Teorema del factor. Factorización de polinomios
E j e r c i c i o
r e s u e l t o
3.42 Factoriza el polinomio P(x) 2x4 12x3 6x2 20x e indica cuáles son sus raíces.
1.o En este caso se puede extraer factor común:
P(x) 2x4 12x3 6x2 20x 2x(x3 6x2 3x 10)
2.o Se buscan las raíces enteras del polinomio resultante, x3 6x2 3x 10, que deben ser divisores de 10. Se hallan dividiendo
por Ruffini y utilizamos la relación dividendo divisor cociente.
1
1
1
2
1
6
3
10
1
7
10
7
10
0
2
10
5
0
x 1 es una raíz ⇒ x3 6x2 3x 10 (x 1)(x2 7x 10)
x 2 es una raíz ⇒ x2 7x 10 (x 2)(x 5)
Por tanto P(x) 2x (x 1)( x 2)(x 5)
El polinomio tiene 4 raíces: x 0, x 1, x 2 y x 5.
PA R A
P R A C T I C A R
3.43 Comprueba si (x 1) es un factor de los siguientes polinomios.
P(x) 3x5 5x3 2x 1
Q(x) 6x5 3x2 2x 1
R(x) 2x4 3x2 1
Si (x 1) es un factor, x 1 es una raíz, y viceversa.
P(1) 1 ⇒ (x 1) no es un factor de P(x).
Q(1) 0 ⇒ (x 1) es un factor de Q(x).
R(1) 0
⇒ (x 1) es un factor de R(x).
3.44 Comprueba si (x + 2) es un factor de los siguientes polinomios.
P(x) x3 14x 12
Q(x) x3 3x2 2x 8
Al igual que en el ejercicio anterior, se sustituye x 2.
P(2) 48
Q(2) 24
R(2) 12
⇒ (x 2) no es un factor de P(x).
⇒ (x 2) no es un factor de Q(x).
⇒ (x 2) no es un factor de R(x).
R(x) 2x4 3x2 8
E j e r c i c i o
r e s u e l t o
3.45 Factoriza los siguientes polinomios, utilizando las identidades notables:
P(x) x2 4
Q(x) 3x2 6x 3
El polinomio P(x) es una diferencia de cuadrados, que se puede escribir como una suma por una diferencia:
P(x) x2 4 (x 2)(x 2)
Si en el polinomio Q(x) se extrae factor común al 3, se obtiene el cuadrado de una suma:
Q(x) 3x2 6x 3 3(x2 2x 1) 3(x 1)2
3.46 Factoriza los siguientes polinomios, extrayendo factor común y utilizando las identidades notables.
16
Q(x) x2 ——
100
P(x) 5x3 40 x2 80x
P(x) 5x3 40x2 80x 5x(x2 8x 16) 5x(x 4)2
16
4
4
2
2
Q(x) x2 x x x x 100
10
10
5
5
3.47 Factoriza los siguientes polinomios de segundo grado.
P(x) x2 7x 10
Q(x) x2 7x 18
R(x) 3x2 6x 9
S(x) 3x2 5x 2
En los cuatro casos, se iguala el polinomio a 0 y se resuelve la ecuación de segundo grado.
Raíces de P(x): 5 y 2. P(x) (x 5)(x 2)
Raíces de Q(x): 9 y 2. Q(x) (x 9)(x 2)
Raíces de R(x): 1 y 3. R(x) 3(x 1)(x 3)
2
2
Raíces de S(x): 1 y . S(x) 3(x 1) x 3
3
3.48 Factoriza los siguientes polinomios.
P(x) x3 3x2 6x 8
Q(x) x3 6x2 5x 12
R(x) x3 4x2 3x 18
S(x) 2x3 3x2 11x 6
En todos los casos, se busca una raíz entera usando la regla de Ruffini, se hace la división y se descompone el cociente de segundo
grado resolviendo la ecuación correspondiente.
P(x) x3 3x2 6x 8 (x 1)(x 2)(x 4)
Q(x) x3 6x2 5x 12 (x 1)(x 3)(x 4)
R(x) x3 4x2 3x 18 (x 3)2(x 2)
1
S(x) 2x3 3x2 11x 6 2(x 3)(x 2) x 2
3.49 Factoriza los siguientes polinomios.
P(x) x4 x3 11x2 9x 18
Q(x) x4 3x3 7x2 27x 18
R(x) x4 x3 5x2 x 6
S(x) x4 x3 9x2 11x 4
P(x) x4 x3 11x2 9x 18 (x 1)(x 2)(x 3)(x 3)
Q(x) x4 3x3 7x2 27x 18 (x 1)(x 2)(x 3)(x 3)
R(x) x4 x3 5x2 x 6 (x 2)(x 3)(x2 1)
S(x) x4 x3 9x2 11x 4 (x 4)(x 1)3
3.50 Factoriza completamente los siguientes polinomios.
P(x) (x2 4)(x2 4x 4)
Q(x) (x2 10x 25)(x2 6x 7)
R(x) (x2 3x 2)(x2 3x 4)
S(x) (x2 36)(x2 x 1)
P(x) (x2 4)(x2 4x 4) (x 2)(x 2)(x 2)2 (x 2)(x 2)3
Q(x) (x2 10x 25)(x2 6x 7) (x 5)2(x 1)(x 7)
R(x) (x2 3x 2)(x2 3x 4) (x 1)(x 2)(x 1)(x 4) (x 2)(x 1)2(x 4)
S(x) (x2 36)(x2 x 1) No puede factorizarse más.
PA R A
A P L I C A R
3.51 Escribe un polinomio de grado 3 que cumpla las siguientes condiciones.
• Es divisible entre (x 3).
• Una de sus raíces es x 2.
• El término independiente es 24.
Por las dos primeras condiciones, el polinomio debe ser múltiplo de (x 3) y (x 2). Puede ser, por ejemplo, de la forma
(x 3)(x 2)(x a). Para que el término independiente sea 24, debe ocurrir que 3 2 a 24 ⇒ a 4.
Un polinomio que cumple esas condiciones es (x 3)(x 2)(x 4) x3 5x2 2x 24.
3.52 Dos números a y b cumplen la siguiente relación: a2 b2 2(a b)
a) Si a es par, ¿b es par o impar?
b) ¿Qué relación hay entre ambos números? Pon un ejemplo.
a) Si a es par, a2 también, y 2(a b) es siempre par. Por tanto, b2es par, y b es par.
b) Como a2 b2 (a b)(a b), solo hay dos posibilidades.
• Si a b 0, a b, ambos términos valen 0.
• Si a b 0, se puede dividir toda la ecuación y queda a b 2 ⇒ a b 2. Ambos números se diferencian en 2 unidades.
3.53 Resuelve la ecuación x4 19x2 30x 0 factorizando el polinomio.
Se puede sacar factor común: x4 19x2 30x x(x3 19x 30)
Se busca una raíz. Una fácil de hallar es 2: x4 19x2 30x x(x3 19x 30) x(x 2)(x2 2x 15)
Se resuelve la ecuación de segundo grado: x4 19x2 30x x(x3 19x 30) x(x 2)(x2 2x 15) x(x 2)(x 5)(x 3)
Las soluciones son 0, 2, 5 y 3.
3.54 Sabiendo que P(x) (x 2)(x 3)(x 4) x3 9x2 26x 24, obtén la expresión del polinomio
Q(x) (x 2)(x 3)(x 4). Compruébalo.
El polinomio será Q(x) x3 9x2 26x 24. Como los términos independientes de cada factor cambian de signo, se verán afectados los términos del polinomio obtenidos al multiplicar un número impar de estos.
3.55 Halla el máximo común divisor y el mínimo común múltiplo de los siguientes polinomios.
P(x) x3 5x2 7x 3
Q(x) x3 4x2 x 4
Se factorizan ambos polinomios.
P(x) x3 5x2 7x 3 (x 1)2(x 3)
m.c.d. (P(x), Q(x)) x 1
m.c.m. (P(x), Q(x)) (x 1)2(x 1)(x 3)(x 4)
Q(x) x3 4x2 x 4 (x 1)(x 1)(x 4)
3.56 Si una ecuación de segundo grado ax2 bx c 0 tiene soluciones r1 y r2, demuestra que se cumplen
las siguientes igualdades:
b
r1 r2 ——
a
c
r1 r2 ——
a
Pista: ax2 bx c a(x r1)(x r2)
Desarrollando el producto, ax2 bx c a(x r1)(x r2) ax2 a(r1 r2)x ar1r2.
b
b
b (r1 r2)a ⇒ r1 r2 ⇒ r1 r2
a
a
Igualando coeficientes,
c
c r1r2a ⇒ r1r2.
a
3.57 En las siguientes ecuaciones hay siempre una solución fácil de obtener por tanteo.
Utiliza las igualdades demostradas en la actividad anterior para hallar la otra.
a) x2 15x 16 0
b) 2x2 10x 8 0
c) 4x2 7x 3 0
d) 16x2 x 17 0
a) x2 15x 16 0. Se comprueba fácilmente que x 1 cumple la ecuación. La otra solución es 16.
8
b) 2x2 10x 8 0. Como x 1 es una solución, la otra será 4.
2
3
c) 4x2 7x 3 0. Como x 1 es una solución, la otra será .
4
17
d) 16x2 x 17 0. Como x 1 es una solución, la otra será .
16
Fracciones algebraicas
PA R A
P R A C T I C A R
3.58 Comprueba si los siguientes pares de fracciones algebraicas son equivalentes.
x 1 x2 3x 2
—
a) —— y —
x2
x2 4
a3 2a2 11a 12
a2 5a 4
b) —— y ———
a2 3a
a
x 1 x2 3x 2
(x 2)(x 1)
x1
a) y x 2
x2 4
(x 2)(x 2)
x 2
(a2 5a 4)(a 3)
a2 5a 4 a3 2a2 11a 12
a2 5a 4
b) y 2
a 3a
(a 3)a
a
a
E j e r c i c i o
r e s u e l t o
2x 5x2
3.59 Simplifica la fracción algebraica ——:
5x 2
Se factorizan el numerador y el denominador.
2x 5x2
x(2 5x)
x(5x 2) (1)
x
5x 2
5x 2
5x 2
A la hora de simplificar, conviene tener los factores ordenados, y tener cuidado con el signo del coeficiente principal.
3.60 Simplifica las siguientes fracciones.
x2 9
—
a) —
2
x 6x 9
x(x 2)2
—
c) —
x2(x 2)
3x2 3x
—
b) —
3x3 6x2 3x
(x 4)2(x 4)2
—
d) —
(x2 16)
x2 9
(x 3)(x 3)
x3
a) 2
x 6x 9
(x 3)2
x3
x(x 2)2
x2
c) x
x2(x 2)
3x2 3x
3x(x 1)
1
b) 2 3
3x 6x2 3x
3x(x 1)
x1
(x 4)2(x 4)2
(x 4)2(x 4)2
d) (x 4)(x 4)
2
(x 16)
(x 4)(x 4)
3.61 Opera y simplifica.
x 1 x2 6x 9
— ——
a) —
x2 9 x2 2x 1
x(x 3)2
(x 3)x2
—
—
c) ——
:
(x 1)3 (x2 1)(x 1)
2x
6x 10
— ——
b) —
3x2 5x
4x2
3x2 2x
2 3x
— : ——
d) —
x2 4
(x 2)(x 2)
(x 1)(x 3)2
x 1 x2 6x 9
x3
a) 2 2 2
(x 3)(x 3)(x 1)
x 9 x 2x 1
(x 3)(x 1)
2x
6x 10
2x 2 (3x 5)
3x 5
b) 3x2 5x
4x2
x(3x 5) 4x2
x2(3x 5)
x(x 3)2(x 1)(x 1)(x 1)
x(x 3)2
(x 3)x2
(x 3)(x 1)
c) 3 : 2
(x 1)3(x 3)x2
(x 1) (x 1)(x 1)
(x 1)x
x(3x 2)(x 2)(x 2)
3x2 2x
2 3x
x(3x 2)
d) : x
(x 2)(x 2)(2 3x)
x2 4 (x 2)(x 2)
(3x 2)
3.62 Opera y simplifica.
2
2
11
—
a) —— —— —
2
x3
x3
x 9
3(x 2)
2x
——
—
c) —
2
2
x 16
x 8x 16
x2
x
— ——
b) —
2
x 1
1x
2x
2
d) —— ——
(x 1)(x 2)
x2
2(x 3) 2(x 3) 11
2
2
11
1
a) (x 3)(x 3)
x3
x3
x2 9
(x 3)(x 3)
x2
x
x2
x
x2 x(x 1)
x(2x 1)
b) 2 2 x 1
1x
x 1
x1
(x 1)(x 1)
(x 1)(x 1)
3(x 2)(x 4) 2x(x 4)
3(x 2)
2x
3(x 2)
2x
5x2 10x 24
c) 2 2
2
2
(x 4)(x 4)
x 16
x 8x 16
(x 4)(x 4)
(x 4)
(x 4)(x 4)2
2x
2
2x 2(x 1)
2x 2x 2)
2
d) (x 1)(x 2)
x2
(x 1)(x 2)
(x 1)(x 2)
(x 1)(x 2)
3.63 Realiza las siguientes operaciones.
x2
1
x2
— ——
a) —— x2 —
2x
x2 4
x2
x2 1
5x
2
1
— : ——
b) —— —— —
x1 x2
x2 9 x 3
2x 3
5x 9
4
2
c) —— —— —— —— (x 3)
x1
x
x
x1
x2
1
x2
x2
x2
x2
x(4 3x)
(x 2)(x 2) x2 (x 2)2
a) x2 2 (x 2)(x 2)
2x
x 4 x2
(x 2)
(x 2)(x 2)
x2
(x 2)(x 2)
2
1
5x(x 3)
5x
x2 1
5x
2(x 1)(x 1)
2(x 1)
b) : x1 x2
x2 9 x 3
(x 3)(x 3)
x2
x3
(x 1)(x 2)
7x2 6x 6
2(x 1)(x 3) 5x(x 2)
(x 2)(x 3)
(x 2)(x 3)
2x 3
2
5x 9
4
2x 3
2
5x 9 4(x 3)
2x 3
2
x3
c) (x 3) x1
x1
x
x
x1
x1
x
x1
x1
x
2x2 3x 2x 6
2x2 x 6
x(x 1)
x(x 1)
PA R A
A P L I C A R
3.64 Álvaro tiene que resolver una ecuación en la que aparece una fracción algebraica.
¡Qué suerte! Al pasar el factor al segundo
miembro, desaparece al multiplicarse por 0, y me
queda una ecuación que puedo resolver fácilmente.
Las soluciones son 1 y 5.
¿Es correcta la solución de Álvaro? Compruébalo sustituyendo ambos valores en la ecuación inicial.
No es correcta, ya que no se puede sustituir x 1 en la ecuación inicial, porque se anula el denominador. La solución x 5 sí es
válida.
3.65 Calcula los valores de a y b para que se cumpla:
3x 1
3x b
a
—— —— —
—0
x2
x2
x2 4
3x 1
3x b
a
(3x 1)(x 2) (3x b)(x 2) a
⇒ (13 b)x (a 2b 2) 0
0 (x 2)(x 2)
x2
x2
x2 4
Para que sea siempre 0, debe ocurrir que
13 b 0 ⇒ b 13
a 2b 2 0 ⇒ a 2b 2 ⇒ a 28
3.66 En un circuito eléctrico se han colocado cuatro resistencias en paralelo.
R4
R3
R2
R1
Se sabe que la resistencia equivalente es igual a la inversa de la suma de las inversas de las resistencias:
1
R ———
1
1
1
1
—— —— —— ——
R1
R2
R3
R4
Halla la expresión de la resistencia R en función de R1 sabiendo que R1 R2, R3 2R1 y R4 2R3.
Se expresan todas las resistencias en función de la primera.
4
1
1
1
1
R R1
11
1 11
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1 1 R1 4
R1
R1
2R1
4R1
R1
R2
R3
R4
2
4
R1
3.67 ¿Podrías hallar el resultado de la siguiente operación sin necesidad de efectuar muchos cálculos?
1
1
1
— 1 —— … 1 —— 1 —1x— 1 —
x 1 x2
x 100
Se observa lo siguiente:
1
x
1
x1
1 x
x
x
x
1
1
x1
x2
1 x1
x1
x1
x1
1
1
x2
x3
1 x2
x2
x2
x2
El numerador de cada fracción es igual al denominador de la siguiente. Al multiplicar todas, se simplifican términos, y queda solo
x 101
.
x
M AT E M Á T I C A S
A P L I C A D A S
PA R A
A P L I C A R
3.68 Estima mediante la regla del cuadrado la distancia de seguridad que debería guardar el vehículo del
ejemplo en un día de lluvia y utiliza el dato para calcular el valor de la aceleración de frenado en ese caso.
Como la velocidad es 72 km/h, la distancia de seguridad en seco es de 49 metros y de 98 metros en mojado.
Despejamos la aceleración de la siguiente fórmula:
202
200
200
98 20 1 → 98 20 → 78a 200 → a 2,56
a
2a
78
Luego la aceleración es de 2,56 m/s2.
3.69 Calcula la distancia de seguridad en las siguientes condiciones.
a) El vehículo circula a una velocidad de 90 kilómetros por hora, y debido al cansancio, el tiempo de reacción es de 3 segundos.
b) El vehículo circula a 120 km/h, y debido al mal estado de los frenos, la aceleración de frenado es de 7 m/s2.
90 1000
a) Pasamos la velocidad a m/s. v 90 km/h m/s 25 m/s
3600
252
Calculamos la distancia de seguridad: dseguridad 25 3 110 m
2 (9)
120 1000
b) Pasamos la velocidad a m/s. v 120 km/h m/s 33,33 m/s
3600
(33,33)2
Calculamos la distancia de seguridad: dseguridad 33,33 1 113 m
2 (7)
A C T I V I D A D E S
F I N A L E S
PA R A
P R A C T I C A R
Y
A P L I C A R
3.70 Dados los polinomios: P(x) 3x2 5x 7 y Q(x) 2x2 5x 7, realiza las operaciones indicadas.
a) P(x) Q(x)
c) 5 P(x) 4 Q(x)
b) P(x) Q(x)
d) P(x) Q(x)
a) P(x) Q(x) 3x2 5x 7 2x2 5x 7 5x2 14
b) P(x) Q(x) 3x2 5x 7 (2x2 5x 7) x2 10x
c) 5 P(x) 4 Q(x) 5(3x2 5x 7) 4(2x2 5x 7) 7x2 45x 7
d) P(x) Q(x) (3x2 5x 7) (2x2 5x 7) 6x4 15x3 21x2 10x3 25x2 35x 14x2 35x 49 6x4 5x3 10x2 49
3.71 Saca factor común en las siguientes expresiones.
b) 4xy5 12x2y3 20x2y6
1
c) v0t —— at2
2
d) —— R2 —— r2
4
4
a) 16x5 8x4 36x3 4x3(4x2 2x 9)
1
1
c) v0t at2 t v0 at
2
2
b) 4xy5 12x2y3 20x2y6 4xy3(y2 3x 5xy3)
d) R2 r2 (R2 r2)
4
4
4
a) 16x5 8x4 36x3
3.72 Utiliza las identidades notables para desarrollar estas expresiones.
a) (3x2 5x6)2
c) (2
x 3)(2x 3)
b) (2x5 4y2)2
1
d) 3x —— y
2
a) (3x2 5x6)2 9x4 30x8 25x12
c) (2x 3)(2x 3) (2)2x2 (3)2 2x2 3
b) (2x5 4y2)2 4x10 16x5y2 16y4
d)
2
1 2
1
3x y 9x2 3xy y2
2
4
3.73 Una terna pitagórica es un conjunto de tres números enteros positivos que verifican el teorema de Pi* tágoras, como 3, 4 y 5. Para generar ternas pitagóricas se utiliza la siguiente fórmula, donde m y n son
números naturales tales que m > n.
a m 2 n2
b m 2 n2
c 2mn
Comprueba utilizando las identidades notables que cualquier terna de esta forma verifica a2 b2 c2.
Hay que comprobar que al sustituir esas expresiones en el teorema se obtiene una identidad.
a m2 n2 ⇒ a2 m4 2m2n2 n4
b m2 n2 ⇒ b2 m4 2m2n2 n4
c 2mn
⇒ c2 4m2n2
b2 c2 m4 2m2n2 n4 4m2n2 m4 2m2n2 n4 a2
3.74 Dados los polinomios P(x) x2 3x 4, Q(x) x2 7x 6, encuentra un divisor común.
Se escribe la factorización de ambos polinomios.
P(x) x2 3x 4 (x 1)(x 4), Q(x) x2 7x 6 (x 1)(x 6)
Un divisor común es x 1.
3.75 Efectúa la siguiente división: (6x4 5x3 7x2 3x 1):(x2 x 3).
6x4
6x4
x40
6x4
6x4
6x4
6x4
15x3
16x3
11x3
11x3
1x30
1x30
1x30
17x2
18x2
25x2
11x2
14x2
14x2
1x20
13x
13x
13x
33x
30x
14x
44x
11
11
1x2 11x
6x2 11x
13
14
11
42
41
3.76 Escribe el dividendo, divisor, cociente y resto de esta división.
3
0
3
4
3
5
7
2
12
0
14
3
3
7
12
14
14
1
3
0
4
1
5
2
0
Dividendo: 3x5 4x3 5x2 2x. Divisor: x 1. Cociente: 3x4 3x3 7x2 12x 14. Resto: 14.
3.77 Efectúa la siguiente división sin usar la regla de Ruffini y usándola, y comprueba que se obtiene el mismo resultado.
(3x6 5x4 3x3 x 7) : (x 1)
De ambas formas, el cociente es 3x5 3x4 2x3 x2 x, y el resto es 7.
3.78 Realiza las siguientes divisiones usando la regla de Ruffini.
a) (3x 5x2 7x3 9) : (x 2)
b) (x4 5x2 4) : (x 2)
a) Cociente: 7x2 9x 21. Resto: 33.
7
5
14
3
18
9
42
7
9
21
33
2
b) Cociente: x 2x x 2. Resto: 0.
3
2
1
0
2
5
4
0
2
4
4
1
2
1
2
0
2
3.79 Calcula el resto de las siguientes divisiones.
a) (3x10 4x5 7) : (x 1)
b) (x5 x4 x3 x2) : (x 1)
a) Por el teorema del resto, se sustituye x 1 en el dividendo: 3 110 4 15 7 3 4 7 6.
b) El resto es (1)5 (1)4 (1)3 (1)2 0.
3.80 Calcula los valores numéricos del polinomio P(x) x2 6x 5, en cada uno de los valores de x que se
indican x 1
x2
x3
x4
x5
x6
¿Cuáles de estos valores son raíces del polinomio? ¿Puede haber más? ¿Por qué?
P(1) 0; P(2) 3; P(3) 4; P(4) 3; P(5) 0; P(6) 5
Son raíces del polinomio: 1 y 5. No puede haber más, ya que el grado del polinomio es 2.
3.81 Halla el valor de k para que el polinomio P(x) kx2 5x 3 sea divisible entre x 2.
13
Aplicando el teorema del resto, 0 P(2) k(2)2 5(2) 3 4k 13 ⇒ k .
4
3.82 Halla el valor de k para que el polinomio P(x) x2 4kx 3k2 sea divisible entre x 3.
Aplicando el teorema del resto, 0 P(3) 32 4k 3 3k2 3k2 12k 9 ⇒ k2 4k 3 0 ⇒ k 1 o k 3
3.83 Calcula las raíces de estos polinomios.
a) P(x) x3 x2 x 1
b) Q(x) x3 x2 4x 4
c) R(x) x3 6x2 11x 6
a) P(x) x3 x2 x 1 (x 1)(x 1)2. Raíces: 1, 1 (doble)
b) Q(x) x3 x2 4x 4 (x 1)(x 2)(x 2). Raíces: 1, 2, 2.
c) R(x) x3 6x2 11x 6 (x 1)(x 2)(x 3). Raíces: 1, 2, 3
3.84 Factoriza los siguientes polinomios e indica sus raíces.
a) P(x) x3 13x 12
b) Q(x) x3 x2 14x 24
c) R(x) x3 7x2 2x 40
a) P(x) x3 13x 12 (x 1)(x 3)(x 4). Raíces: 1, 3, 4
b) Q(x) x3 x2 14x 24 (x 2)(x 3)(x 4). Raíces: 2, 3, 4
c) R(x) x3 7x2 2x 40 (x 2)(x 4)(x 5). Raíces: 2, 4, 5
3.85 Simplifica estas fracciones algebraicas.
x(x 3)
—
a) —
x2 6x 9
x2 5x 6
—
b) —
x2 x 6
x(x 3)
x(x 3)
x
a) 2 x2 6x 9
(x 3)
x3
x2 5x 6
(x 2)(x 3)
x2
b) x2 x 6
(x 2)(x 3)
x2
3.86 Efectúa las operaciones indicadas.
3x2 5x
10x 3x2
a) —— ——
x1
x2
x(x2 1) x 2
— ——
b) —
(x3 4) x2 x
24x2
3x2 5x
10x 3x2
(3x2 5x)(x 2)
(10x 3x2)(x 1)
3x3 11x2 10x 3x3 13x2 10x
a) (x 1)(x 2)
x2
(x 1)(x 2)
x1
(x 1)(x 2)
(x 1)(x 2)
x(x 1)(x 1)(x 2)
x(x2 1) x 2
x1
b) (x 2)(x 2)x(x 1)
(x2 4) x2 x
x2
3.87 El polinomio P(x) x2 x 17 tiene una propiedad curiosa. Sus valores numéricos para x 0, 1, 2, 3
y 4, son todos números primos.
a) Comprueba la afirmación anterior.
b) Comprueba que también se obtienen números primos al sustituir x 1, 2, 3 y 4.
c) ¿Será cierto que P(x) genera números primos para cualquier valor entero de x?
a) Valores: P(0) 17; P(1) 19; P(2) 23; P(3) 29; P(4) 37. Todos son primos.
b) Valores: P(1) 17; P(2) 19; P(3) 23; P(4) 29. Todos son primos.
c) No es cierto. Por ejemplo, para x 17, todos los sumandos son múltiplos de 17, luego P(17) también.
P(17) 323 17 19.
PA R A
R E F O R Z A R
3.88 Dados los polinomios:
P(x) 3x2 x 1
Q(x) 2x2 5x 6
realiza las operaciones indicadas.
a) P(x) Q(x)
c) 2x P(x)
b) P(x) Q(x)
d) 5 P(x) 3 Q(x)
a) P(x) Q(x) 3x2 x 1 (2)x2 5x 6 x2 4x 5
b) P(x) Q(x) 3x2 x 1 (2x2 5x 6) 5x2 6x 7
c) 2x P(x) 2x (3x2 x 1) 6x3 2x2 2x
d) 5 P(x) 3 Q(x) 5(3x2 x 1) 3(2x2 5x 6) 21x2 20x 23
3.89 Saca factor común en estas expresiones.
a) 28a3 42a2 36a
b) 3xy5 12xy4 3xy
a) 28a3 42a2 36a 2a(14a2 21a 18)
b) 3xy5 12xy4 3xy 3xy(y4 4y3 1)
3.90 Desarrolla estas identidades notables.
a) (6x3 7x2)2
b) (2a2 5b5)2
c) (2xz2 t) (2xz2 t)
a) (6x3 7x2)2 36x6 84x5 49x4
b) (2a2 5b5)2 4a4 20a2b5 25b10
c) (2xz2 t) (2xz2 t) 4x2z4 t2
3.91 Realiza la siguiente división.
(3x4 5x2 7x 6) : (x2 2x 8)
3x4 6x3
3x4 1 6x3
x40 16x3
x40 16x3
x40 1x30
x40 1x30
x40 1x30
115x2
24x2
29x2
12x2
17x2
17x2
1x20
17x
17x
17x
48x
41x
34x
75x
996
996
1x2 2x
3x2 6x
996
136
130
3.92 Efectúa la siguiente división por Ruffini.
(2x6 5x4 3x2 x 21) : (x 1)
2
0
2
5
2
0
3
3
3
1
0
21
1
2
2
3
3
0
1
22
1
El cociente es 2x5 2x4 3x3 3x2 1, y el resto es 22.
3.93 Calcula el resto sin hacer la división.
(3x3 2x2 4) : (x 2)
Por el teorema del resto, será igual a P(2) 3 23 2 22 4 20.
18
17
3.94 Factoriza estos polinomios e indica sus raíces.
a) (x2 1)(x2 4x 4)
b) (x 7)(x2 11x 24)
c) 3x3 9x2 6x
d) x3 10x2 31x 30
e) x6 2x5 13x4 14x3 24x2
a) (x2 1)(x2 4x 4) (x 1)(x 1)(x 2)2. Raíces: 1, 1, 2 (doble).
b) (x 7)(x2 11x 24) (x 7)(x 3)(x 8). Raíces: 7, 3, 8.
c) 3x3 9x2 6x 3x(x2 3x 2) 3x(x 1)(x 2). Raíces: 0, 1, 2.
d) x3 10x2 31x 30 (x 2)(x 3)(x 5). Raíces: 2, 3, 5.
e) x6 2x5 13x4 14x3 24x2 x2(x 1)(x 2)(x 3)(x 4). Raíces: 0 (doble), 1, 2, 3, 4.
3.95 Simplifica estas fracciones.
x2 5x
—
a) —
2
x 10x 25
x3 7x2 12x
—
b) —
x2 2x 3
x2 5x
x(x 5)
x
a) 2 2
x 10x 25
(x 5)
x5
x3 7x2 12x
x(x 3)(x 4)
x(x 4)
b) x2 2x 3
(x 1)(x 3)
x1
3.96 Realiza las siguientes operaciones.
5x3
2x
a) —— ——
x2 x2
3x 6
5x 7
——
—
b) —
x2 4
x2 2x
5x3
2x
10x4
a) 2 x2 x2
x 4
3x 6
5x 7
3(x 2)
5x 7
3x 5x 7
2x 7
b) x2 4
x2 2 x
(x 2)(x 2)
x(x 2)
x(x 2)
x(x 2)
PA R A
A M P L I A R
3.97 Observa el siguiente método que puedes emplear para multiplicar dos polinomios. Por ejemplo, para
multiplicar 2x2 3 por 5x2 x 4:
a) Se colocan los coeficientes
de ambos polinomios ordenados
en una tabla, de esta forma.
2
3
0
5
1
4
b) En cada celda se multiplica
el coeficiente de esa fila por
el de esa columna.
c) Sumando cada diagonal,
se obtienen los coeficientes
del producto.
10
2
7
2
0
3
10
0
15
5
2
0
3
1
8
0
12
4
2
0
3
10
0
15
5
2
0
3
1
8
0
12
4
3
12
El resultado es 10x4 2x3 7x2 3x 12.
Comprueba que la operación es correcta y utiliza este método para realizar la multiplicación:
(2x2 7x 4) (3x2 x 3)
(2x2 3) (5x2 x 4) 10x4 2x3 8x2 15x2 3x 12 10x4 2x3 7x2 3x 12. La operación es correcta.
Colocamos los coeficientes de los factores:
6
19
25
2
7
4
6
21
12
3
2
7
4
1
6
21
12
3
17
12
El resultado es 6x4 19x3 25x2 17x 12.
3.98 Busca una fórmula que permita desarrollar (a b c)2, y aplícala para calcular (2x x2 3)2.
Se utiliza el desarrollo del cuadrado de una suma de dos sumandos, agrupando los dos primeros.
(a b c)2 ((a b) c)2 (a b)2 2(a b)c c2 a2 2ab b2 2ac 2bc c2 a2 b2 c2 2ab 2ac 2bc
(2x x2 3)2 4x2 x4 9 2 2x x2 2 2x 3 2 x2 3 x4 4x3 10x2 12x 9
3.99 Halla un polinomio de segundo grado que se anule para x 2 y dé resto 2 al dividirlo entre (x 2).
Si se anula para x 2, es múltiplo de x 2.
El resto al dividirlo entre x 2 será 2, por lo que el valor del polinomio para x 2 debe ser también 2.
Una solución podría ser la siguiente.
P(x) (x 2)(x k)
P(2) 2
3
3
⇒ (2 2)(2 k) 2 ⇒ k ⇒ P(x) (x 2) x , que cumple las condiciones pedidas.
2
2
3.100 Una raíz r es múltiple cuando el factor (x r) aparece elevado a una potencia mayor que 1 en la factorización del polinomio.
Por ejemplo en el polinomio (x 3)2 (x 1), x 3 es una raíz doble.
Halla las raíces de estos polinomios teniendo en cuenta que en alguno de ellos puede haber raíces múltiples.
P(x) x5 6x4 8x3
Q(x) x4 3x3 3x2 11x 6
R(x) x5 9x3 4x2 12x
S(x) x4 6x2 8x 3
P(x) x5 6x4 8x3 x3(x 2)(x 4). Raíces: 0 (triple), 2 y 4.
Q(x) x4 3x3 3x2 11x 6 (x 2)(x 3)(x 1)2. Raíces: 2, 3, 1 (doble).
R(x) x5 9x3 4x2 12x x(x 1)(x 3)(x 2)2. Raíces: 0, 1, 3, 2 (doble).
S(x) x4 6x2 8x 3 (x 3)(x 1)3. Raíces: 3, 1 (triple).
3.101 El largo de una caja mide 6 centímetros menos que el ancho, y la altura es 5 centímetros mayor que
el largo. El volumen de la caja es 0,36 dm3. ¿Cuáles son sus medidas? ¿Cuántas soluciones posibles hay?
Llamando x al ancho de la caja, el largo mide x 6 y el alto mide x 6 5 x 1. El volumen de la caja en función del ancho
será V(x) x(x 6)(x 1) 360.
Para resolver la ecuación, se factoriza el polinomio x(x 6)(x 1) 360 x3 7x2 6x 360 (x 10)(x2 3x 36).
La única solución posible es x 10, el polinomio de segundo grado no tiene raíces reales.
La caja mide 10 cm de ancho, 4 de largo y 9 de alto.
PA R A
I N T E R P R E TA R
Y
R E S O LV E R
3.102 Decorando la pared
Para decorar la pared del instituto, los alumnos deben realizar un graffiti, para lo que la dirección del centro les da ciertas instrucciones.
El dibujo debe ubicarse en una pared cuadrada que hay en un patio del instituto, centrado en ella y dejando unos márgenes inferior y superior de 50 centímetros y laterales de 20 centímetros.
a) Escribe la expresión algebraica que determina el área de la zona pintada en función de la medida del
lado de la pared.
b) Determina entre qué valores, en metros cuadrados, varía la mencionada área si la longitud del lado de
la pared es mayor de 3 metros y menor de 4 metros.
a) A (x 40) (x 100) x2 140x 4000 cm2
b) 300 x 400 ⇒ 3002 140 300 4000 A 4002 140 400 4000 ⇒ 52 000 A 108 000 en cm2
En m2: 5,2 A 10,8
3.103 Buscando un polinomio
Juan, Alberto, Juanjo y Rocío proponen un juego a Diana: debe encontrar un polinomio de tercer grado
con coeficientes enteros, y para ello, cada uno le dará una pista. Sin embargo, una de las pistas y solo una
será falsa.
Pista de Juan: “El término independiente del polinomio es 5, y el polinomio es divisible por x 3”.
Pista de Alberto: “El coeficiente de mayor grado es 1 y si al polinomio se le suma una cantidad, el resultado es divisible por x 1”.
Pista de Juanjo: “No solo eso, si al polinomio se le suma esa misma cantidad, el resultado también es divisible por x 1”.
Pista de Rocío: “¡Qué curioso, si al polinomio se le suma también esa cantidad, el resultado también es
divisible por x 2!”.
Diana responde que le falta una pista. “¡De acuerdo, te daré un dato más!”, le indica Rocío, “el principio
de la pista falsa es verdad”.
Di cuál es la pista falsa y encuentra la expresión del polinomio. Comprueba que verifica las pistas verdaderas.
La pista de Juan es falsa ya que si el término independiente vale 5, el polinomio no puede ser divisible por x 3 (3 no es divisor
de 5).
Gracias a las otras tres pistas, se puede escribir P(x) k (x 1)(x 1)(x 2) x3 2x2 x 2 ⇒
⇒ P(x) x3 2x2 x (k 2).
Como el término independiente es 5, P(x) x3 2x2 x 5.
La cantidad que se suma es k 7 y efectivamente x3 2x2 x 5 7 x3 2x2 x 2 (x 1)(x 1)(x 2).
A U T O E VA L U A C I Ó N
3.A1 Reduce las siguientes expresiones.
a) (7x2 5x 6) (2x2 8x 9)
b) (7x2 5x 6) (2x2 8x 9)
c) (3x3 5x2 6x 4) (2x2 1)
a) (7x2 5x 6) (2x2 8x 9) 7x2 5x 6 2x2 8x 9 9x2 3x 3
b) (7x2 5x 6) (2x2 8x 9) 7x2 5x 6 2x2 8x 9 5x2 13x 15
c) (3x3 5x2 6x 4) (2x2 1) 6x5 10x4 12x3 8x2 3x3 5x2 6x 4 6x5 10x4 15x3 13x2 6x 4
3.A2 Divide (3x3 2x2 7) : (x2 x 5).
Cociente: 3x 1
Resto: 14x 12
3x3 2x2
3x3 3x2
x30 1x2
x30 1x2
x30 x20
15x
15x
15x
11x
14x
17
17
17
15
12
1x2 x 5
3x 2 1
3.A3 Efectúa las siguientes divisiones usando la regla de Ruffini.
a) (3x3 6x2 2x 6) : (x 2)
b) (3x3 6x2 2x 6) : (x 2)
a) Cociente: 3x2 12x 22. Resto: 38
3
6
6
2
24
6
44
3
12
22
38
3
6
6
2
0
6
4
3
0
2
2
2
b) Cociente: 3x2 2. Resto: 2
2
3.A4 Sin hacer la división, indica su resto.
(x4 x2 7x 9) : (x 1)
Por el teorema del resto, será (1)4 (1)2 7(1) 9 0. La división es exacta.
3.A5 Desarrolla estas identidades notables.
a) (10x 1)2
b) (5x2 4y)2
c) (3 2x)(3 2x)
a) (10x 1)2 100x2 20x 1
b) (5x2 4y)2 25x4 40x2y 16y2
c) (3 2x)(3 2x) 9 4x2
3.A6 Factoriza estos polinomios e indica sus raíces.
a) x3 8x2 16x
b) x3 5x2 2x 24
c) x3 3x2 4x 12
a) x(x 4)2
Raíces: 0, 4 (doble)
b) (x 2)(x 3)(x 4)
Raíces: 2, 3, 4
c) (x 3)(x 4)
Raíz: 3
2
3.A7 Simplifica las siguientes fracciones.
4x2 9
—
a) —
2
4x 12x 9
x2 x 42
—
b) —
x2 7x 6
4x2 9
(2x 3)(2x 3)
2x 3
a) 2
4x 12x 9
(2x 3)2
2x 3
x2 x 42
(x 7)(x 6)
x7
b) x2 7x 6
(x 1)(x 6)
x1
3.A8 Realiza las operaciones indicadas.
3x
5
— ——
a) —
x2 1
x1
2x(x 3)
x3 9x
—:—
—
b) —
2
2
x 4
x x6
3x
5
3x
5(x 1)
3x 5x 5
2x 5
a) x2 1
x1
(x 1)(x 1)
(x 1)(x 1)
(x 1)(x 1)
(x 1)(x 1)
2x(x 3)(x 3)(x 2)
2x(x 3)
x3 9x
2x(x 3)
x(x 3)(x 3)
2
b) : 2 : 2
(x 2)(x 2)x(x 3)(x 3)
x 4
x x6
(x 2)(x 2) (x 3)(x 2)
x2
3.A9 Dado el polinomio P(x) x(x 1)(x 4), indica sus raíces y calcula el valor numérico para x 2 y
x 2.
Las raíces son 0, 1 y 4.
P(2) 2(2 1)(2 4) 12
P(2) 2(2 1)(2 4) 12
3.A10 Halla la expresión algebraica de la diagonal de un rectángulo cuyos lados difieren en 7 centímetros.
¿Es un polinomio?
Calcula la diagonal si el lado menor mide 5 centímetros.
x2 + (x + 7)2.
Si el lado menor mide x centímetros, el otro mide x 7. Por el teorema de Pitágoras, la diagonal del rectángulo será No es un polinomio, ya que aparece una raíz cuadrada.
Si el lado menor mide 5 cm, la diagonal mide 52 122 13 cm.
E N T R E T E N I D O
¡El área no se conserva!
Observa el cuadrado y el rectángulo.
8
3
3
5
3
5
5
5 5
5
8
3
8
3
5
3
5
Ambos están formados por las mismas piezas y sin embargo, el cuadrado tiene 8 8 64 unidades de superficie mientras que el rectángulo tiene 5 13 65 u2.
Parece que por arte de magia se ha creado de la nada un área de 1 u2. ¿Cómo es posible?
Construye materialmente este juego y trata de explicar qué ocurre.
Existen juegos matemáticos que solo pueden resolverse mediante una prueba u operando concretamente sobre ellos. Este es uno de ellos.
En realidad, también en este juego hay un truco: bastará con construir materialmente el juego para comprender que el asunto no cuadra.
El truco está en lo siguiente: los lados de los triángulos y de los dos trapecios no forman realmente una diagonal en el nuevo rectángulo;
en otras palabras, la que figura como diagonal del rectángulo no es una recta sino una ilusión óptica creada por el gráfico. En realidad se
forma una figura especial, similar a la final, pero en la que el área del paralelogramo interno es exactamente de un cuadradito.
8
5
3
5
5
3
8
5